高中物理沪科版 (2019)必修 第二册5.2 狭义相对论的基本原理巩固练习

【基础】5.2狭义相对论的基本原理-1课时练习

一．单项选择

1．在狭义相对论中，下列说法中正确的是（　 　）

A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速

B．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的

C．在一惯性系中发生于同一时刻．不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生

D．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变长了

2．下列关于电磁波的说法正确的是(　　)

A．电磁波必须依赖介质传播

B．电磁波可以发生衍射现象

C．电磁波不会发生偏振现象

D．电磁波无法携带信息传播

3．关于经典力学，下述说法正确的是（　　）

A.经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的

B.由于相对论．量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值

C.随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论

D.经典力学在宏观低速运动中仍适用

4．下列叙述正确的是（　　）

A．元电荷就是电子

B．当物体速度达到时，牛顿力学仍然适用

C．地球同步卫星速度比第一宇宙速度大其运行轨道在赤道上空

D．卡文迪许测出引力常量，牛顿发现了万有引力定律

5．如图所示，质量与身高均相同的甲．乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动．则下列说法中正确的是(      )

A．乙观察到甲身高变高

B．甲观察到乙身高不变

C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快

D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为0.2c

6．下列说法中正确的是（　　 ）

A．把调准的摆钟，由北京移至赤道，这个钟将变慢，若要重新调准，应增加摆长

B．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越长

C．1905 年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的

D．照相机的镜头涂有一层增透膜， 其厚度应为入射光在真空中波长的

7．关于相对论，下列说法正确的是（　　）

A．狭义相对论认为，如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的

B．狭义相对论认为，对于一切物理规律，所有的参考系都是平权的

C．狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最慢的

D．广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的

8．关于相对论的下列说法中，正确的是（    ）

A．宇宙飞船的运动速度很大，应该用相对论计算它的运动轨道

B．电磁波的传播速度为光速

C．相对论彻底否定了牛顿力学

D．在微观现象中，相对论效应不明显

9．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为________．(填写选项前的字母)

A．0.4c   B．0.5c   C．0.9c   D．1.0c

10．下列说法正确的是（　 　）

A．牛顿通过理想斜面得出结论“力是改变物体运动的原因”，推翻了亚里士多德提出的“力是维持物体运动的原因”的观点

B．美国物理学家密里根通过油滴实验最先测定了元电荷e的电荷量

C．牛顿于1687年正式发表万有引力定律，阐述了天体运动的原因，1798年英国物理学家库仑利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量，测出了地球的质量

D．麦克斯韦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体

11．下列说法正确的是(      )

A. 质量相同的物体，速度大的惯性大

B. 紫外线比红外线更容易产生显著的衍射现象

C．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场

D．根据狭义相对论的原理，对不同的惯性系，物理规律都是一样的

12．下列说法正确的是（　　）

A．洗衣机脱水利用了水的重力

B．玻璃棒和丝绸摩擦后玻璃棒带负电荷

C．物体在接近光速运动时，仍然遵从牛顿运动定律

D．避雷针是利用尖端放电将空气中的电荷中和使建筑物避免雷击

13．下列说法中正确的是（　 　）

A．开普勒提出行星绕太阳运动的轨道都是椭圆

B．万有引力定律也适用于强相互作用力

C．相对论物理学研究的是物体在低速运动时所遵循规律

D．相对论物理学和量子力学的出现，使牛顿力学失去了意义

14．下列叙述正确的是（　　）

A.牛顿．米和秒都是国际单位制中的基本单位

B.紫外线比红外线更容易发生明显衍射现象

C.狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的

D.麦克斯韦认为，只要空间有变化的磁场或变化的电场，就一定能够激发电磁波

15．下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是（　　）

A．光子的能量与光的频率成正比

B．物体的质量随着其运动速度的增大而增大

C．在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性

D．在不同的惯性参考系中，长度具有相对性

16．引力波是根据爱因斯坦的广义相对论作出的奇特预言之一，三位美国科学家因在引力波的研究中有决定性贡献而荣获诺贝尔奖，对于引力波概念的提出，可以通过这样的方法来理解：麦克斯韦认为，电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波；爱因斯坦认为，物体周围存在引力波，当物体加速运动时，会辐射出引力波，爱因斯坦的观点的提出，采取了下列哪种研究方法(   )

A．控制变量法 B．对比法 C．观察法 D．类比法

17．下列说法错误的是（　　）

A．洗衣机的脱水桶是利用离心运动原理设计的

B．海王星是通过万有引力定律计算后预测并发现的未知天体

C．随着科技的发展人们可以制造出机械效率达100%的机械

D．狭义相对论认为，在一切惯性参考系中所有的物理规律都具有相同的形式

18．天文学中，一天体在单位时间内辐射出的总能量称为“光度”，符号“”。通常将太阳的光度作为天体光度的单位，符号。将已测天体的光度和其表面温度绘制在图上即可得到赫罗图。以下赫罗图（含天体颜色）可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

参考答案与试题解析

1．【答案】A

【解析】

A．在狭义相对论中，速度的极限是光速，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故A正确；

B．在任何惯性参考系中，力学规律是相同的，在非惯性参考系中，力学规律是不同的，故B错误；

C．根据狭义相对论可知，一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件，在其他一切惯性系中不是同时发生，故C错误；

D．地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，故D错误。

故选A。

2．【答案】B

【解析】电磁波不依赖介质在真空中也可传播；电磁波具有波的特性，可以发生衍射．干涉等现象；电磁波是横波，能发生偏振现象；电磁波能携带信息传播．综上所述，只有B项正确

3．【答案】D

【解析】

考点： 经典时空观与相对论时空观的主要区别．

分析： 经典力学有一定的局限性，只适用于低速运动，宏观物体．不适用于微观世界，例如粒子的运动．

解答： 解：A．经典力学虽取得巨大成就，但有一定的适用的范围，所以A错误；

B．虽然相对论．量子论的提出，但经典力学仍是有一定的价值．经典力学即以牛顿三定律为基础的动力学规律以及牛顿万有引力定律．故B错误；

C．随着物理学的发展，经典力学即以牛顿三定律为基础的动力学规律以及牛顿万有引力定律，所以不会成为过时的理论．故C错误；

D．经典力学有一定的局限性，只选用于低速运动，宏观物体．故D正确；

故选：D

点评： 当物体的速度接近光速时，从相对论角度来说，时间延长．空间缩短．质量增加．

4．【答案】D

【解析】

A．元电荷是与电子的电荷量数值相等的电荷量，但不是电子，A错误；

B．根据相对论知识可知，当当物体的运动速度接近光速时，牛顿力学不再适用，B错误；

C．地球同步卫星速度比第一宇宙速度小其运行轨道在赤道上空，C错误；

D．卡文迪许测出引力常量，牛顿发现了万有引力定律，D正确；
故选D。

5．【答案】B

【解析】身高是竖直方向，他们的运动方向为水平，所以身高不变，两者看到对方的身高不变，故A错误，B正确；如果把两个人中的一个看成静止，那么另一个相对有一个运动速度，但不是速度合成公式，而是相对论速度合成公式，合成的速度接近某个光速值也即是说，如果把甲看成静止，那么乙相对甲以某个接近光速的速度飞行，乙相对甲时间变慢了，故C错误；根据光速不变原理，D错误；

6．【答案】C

【解析】【来源】2020届山东省三校高三下学期第一次在线联考物理试题（枣庄三中．高密一中．莱西一中)

【分析】

【详解】

A．调准的摆钟，由北京移至赤道，由于重力加速度变小，根据单摆的周期公式可知这个钟的周期增大，钟将变慢，若要重新调准，应减小摆长，故A错误；

B．波传播一个波长的距离所用的时间为一个周期，振动的频率越高，周期越短，所用时间越短，故B错误；

C．1905年爱因斯坦提出的狭义相对论是以相对性原理和光速不变原理这两条基本假设为前提的，故C正确；

D．当增透膜的厚度为入射光在增透膜中波长的时，从增透膜前后表面的反射光相互抵消，从而减少了反射，增加了透射，故D错误；

故选C。

7．【答案】D

【解析】A．根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故A错误；
B．狭义相对论认为，一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的．故B错误；
C．根据钟慢效应得运动的钟比静止的钟走得慢，狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最快，故C错误；
D．广义相对论相是一种新的时空与引力的理论，广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的，故D正确；

8．【答案】B

【解析】【来源】第三章牛顿运动定律E.从牛顿到爱因斯坦

【详解】

A．宇宙飞船的运动速度虽然很大，但是远小于光速，没必要用相对论计算它的运动轨道，选项A错误；

B．电磁波的传播速度为光速，选项B正确；

C．牛顿力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，所以相对论没有彻底否定牛顿力学，故C错误。

D．在微观现象中，因微观粒子的速度一般都很大，则相对论效应表现很明显，选项D错误。

9．【答案】D

【解析】光速相对任何参考系不变，故D正确

10．【答案】B

【解析】【来源】2021届贵州省毕节市高三（下）4月第二次诊断性考试理综物理试题

A．伽利略通过理想斜面得出结论“力是改变物体运动的原因”，推翻了亚里士多德提出的“力是维持物体运动的原因”的观点，故A错误；

B．美国物理学家密里根通过油滴实验最先测定了元电荷e的电荷量，故B正确；

C．牛顿于1687年正式发表万有引力定律，阐述了天体运动的原因，1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量，测出了地球的质量，故C错误；

D．爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体，故D错误。

故选B。

11．【答案】D

【解析】

试题分析：物体的惯性只与其质量有关，与其他任何因素都无关，故A错误。当小孔或障碍物的直径接近或小于波的波长时才会出现明显的衍射现象，而紫外线的波长小于红外线的波长，故红外线容易产生显著的衍射现象，故C错误。麦克斯韦电磁场理论指出变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，如果电场是随时间呈线性变化的，则产生的是磁场是恒定不变的，故C错误。狭义相对论指出，对不同的惯性系，物理规律都是一样的故，D正确。

考点：惯性的决定因素，衍射条件，电磁场理论，狭义相对论

12．【答案】D

【解析】

A．洗衣机脱水利用了水滴在衣物上的附着力不满足做圆周运动的向心力时，做离心运动，A错误；

B．玻璃棒和丝绸摩擦后玻璃棒带正电荷，因为玻璃棒上原子核束缚电子的能力弱，使一部分电子从玻璃棒上转移到丝绸上，所以玻璃棒带正电荷，丝绸带负电荷，B错误；

C．物体在接近光速运动时，由狭义相对论可知，物体的质量随速度的增大而增大，所以不再遵从牛顿运动定律，C错误；

D．避雷针是利用尖端放电将空气中的电荷中和使建筑物避免雷击，D正确。

故选D。

13．【答案】A

【解析】

A．开普勒第一定律指出所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，A正确；

B．万有引力定律只适用于低速宏观物体，对微观分子间的强相互作用不再适用，B错误；

C．相对论物理学研究的是物体在高速运动时所遵循规律，C错误；

D．相对论物理学和量子力学的出现，并没有否定牛顿力，只是说牛顿力学有一定的适用范围，D错误。

故选A。

14．【答案】C

【解析】【考点】* 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理；力学单位制．

【分析】国际单位制规定了七个基本物理量．分别为长度．质量．时间．热力学温度．电流．光强度．物质的量．它们的在国际单位制中的单位称为基本单位；波长越长越容易发生衍射现象；狭义相对论的两条基本假设，光速不变原理和狭义相对性原理．根据麦克斯韦电磁场理论知变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场．

解：A．1牛顿=，是国际单位制中的导出单位．故A错误；

B．紫外线的波长比红外线短，不容易发生明显衍射现象，故B错误；

C．狭义相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的；狭义相对性原理指出，在不同的惯性参考系申，一切物理规律都是相同的．故C正确；

D．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围周期也不会产生电场，不能产生电磁波，故D错误．

故选：C

【点评】该题考查国际单位制．光的衍射．狭义相对论以及电磁场理论，是四个不相干的知识点，比较零碎．这一类的题目一般都是一些记忆性的知识点的内容，较少考到，只有多看课本，多加积累，才能做好这一类的题目．

15．【答案】A

【解析】A选项是爱因斯坦的光子说，与相对论无关．BCD选项是狭义相对论的质量．时间．长度效应中所描述的对象．
该题选不属于狭义相对论内容的，故选：A

16．【答案】D

【解析】【来源】河北省衡水第一中学2019届高三下学期二调考试理科综合物理试题

【详解】

常用的物理学研究方法有：控制变量法．等效替代法．模型法．比较法．类比法．转换法等，是科学探究中的重要思想方法.爱因斯坦根据麦克斯韦的观点：电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波，提出了物体周围存在引力波，当物体加速运动时，会辐射出引力波的观点，采用了类比法.故D正确，A,B,C错误；故选D.

17．【答案】C

【解析】A．洗衣机的脱水桶是利用离心运动原理设计的，故A正确；
B．海王星是通过万有引力定律计算后预测并发现的未知天体，故B正确；
C．机械效率达100%的机械，违背能量守恒定律，故C错误；
D．狭义相对论认为，一切惯性参考系中所有的物理规律都具有相同，故D正确；

18．【答案】A

【解析】【来源】2021届上海市上海师范大学附属中学高三（下）3月月考物理试题

纵轴表示恒星的光度，横轴表示恒星的表面温度，且太阳的光度为1表面温度600K左右。故A正确。

故选A。